煤礦在用纏繞式提升機（絞車）的機械安全性能驗算

張曉梅

（西安科技大學 高新學院，陜西 西安 710109）

0 引言

礦井提升機是礦山大型固定設備之一，它在當今礦山的生產過程中占有極其重要的地位。礦井提升機的主要任務是提升煤炭、矸石、運送材料和升降人員物料等，也是礦山井下生產系統和地面工業廣場相連接的樞紐。因此礦井提升機的安全性及可靠性是保證整個礦山安全生產的前提，《煤礦安全規程》對礦井提升機的安全性提出了極其嚴格的要求。

因此，為保證礦井提升機能夠可靠地連續地長期地安全運轉，保證其機械性能的安全性成為重中之重。本文以纏繞式雙滾筒提升機為例對礦井提升機的機械性能進行驗算。

1 纏繞式雙滾筒提升機（絞車）機械安全指標

纏繞式雙滾筒提升機的工作原理是將兩根提升鋼絲繩的一端以相反的方向分別纏繞并固定在提升機的兩個卷筒上；另一端繞過井架上的天輪分別與兩個提升容器連接。這樣，通過電動機改變卷筒的轉動方向，可將提升鋼絲繩分別在兩個卷筒上纏繞和松放，以達到提升或下放容器，完成提升任務的目的（圖1）。

圖1 立井雙鉤罐籠提升系統圖

其主要機械安全指標有：滾筒天輪與鋼絲繩徑的比值、鋼絲繩安全系數、提升機機械強度（最大靜張力和最大靜張力差）、制動力矩的測試與驗算。

2 提升機機械安全指標驗算

某礦采用立井雙鉤罐籠提升系統，采用型號為6×7+FC的鋼絲繩，鋼絲繩的最大破斷力為515KN，每米重量為2.47Kg。罐籠自重3t，提料最大載重為3t，井深為543m，天輪中心至滾筒中心距離為32m。

2.1 滾筒天輪與鋼絲繩徑的比值

《煤礦安全規程》規定，對于安裝在地面的提升機，其直徑與鋼絲繩直徑的關系：D≥80d；D≥80δ

式中：D為提升機卷筒直徑；d為提升鋼絲繩直徑；δ為提升鋼絲繩中最粗鋼絲繩直徑。

2.2 鋼絲繩安全系數

式中：Qd——鋼絲繩最大破斷力；

Q——自重；

Qz——罐籠最大載重；

P——鋼絲繩每米重量；

Ls——立井深度；

Lj——天輪中心至滾筒中心距離；

5——國家規定立井提升鋼絲繩安全系數最小值。

2.3 最大靜張力與最大靜張力差

雙鉤提升時，其拉力主要是由提升容器、鋼絲繩、提升載荷的重力構成。拉力最大值在天輪的切點處，其之和為最大靜張力，是提升機強度所允許的滾筒上最大的拉力值。提升機滾筒上有兩條鋼絲繩，重載鋼絲繩的拉力大，輕載鋼絲繩的拉力小，兩根鋼絲繩拉力的差值就是靜張力差。最大靜張力差就是靜張力差的最大值，是提升機強度所允許的兩根鋼絲繩拉力差的最大值。

最大靜張力Fjmax：

Fjmax=g[（Q+QZ）+PLs]=72.02kN＜[83kN]；83 為提升機強度所允許最大靜張力。

最大靜張力差Fjc：

Fjc=g （QZ+PLs）=42.59kN＜[65kN]；65 為提升機強度所允許的最大靜張力差。

2.4 制動力矩的測試與驗算

1）實測正常工作情況下的制動力矩Mz

55.05與59.71為現場拉力傳感器實測拉力值，1.4為提升機拉力半徑；

2）實際提升最大靜載荷旋轉力矩Mjz

MjZ=Fjc×D/2=42.59×2.5/2=53.24kN·m

3）實測調繩時的制動力矩Mdz

Mdz=Fi×R=55.05×1.4=77.07kN·m

4）雙滾筒調繩時最大靜載荷旋轉力矩Mdop

Mdop=g（Q+pHs）×D/2=9.81（3000+2.47×543）×2.5/2=53.23 kN·m

表1

2.5 其余機械安全指標均按照國家標準執行，有提升速度圖的測試與運動參數計算、制動盤端面跳動量檢測、閘瓦間隙測試等。

3 結論

提升機的安全運行是保證礦山安全生產的前提，文章詳細分析了立井雙鉤罐籠提升系統的機械安全性能的詳細計算方式，為提升機的安全運行提供理論基礎。

［1］毋虎城.礦山運輸與提升設備[M].煤炭工業出版社，2006.

［2］煤礦安全規程[M].煤炭工業出版社,2011.

［3］晉民杰.礦用提升機械[M].機械工業出版社，2011.

［4］趙亮.礦井提升機改造[J].山東煤炭科技.2008(4).